沥青路面温度场分布规律的回归分析

作者:梁学文 刊名:交通世界 上传者:罗亚锋

【摘要】根据实际沥青混凝土道路的结构与运营情况,设计出道路结构温度场的试验方案,进行沥青路面温度数据的研究与分析,得出沥青路面温度场的分布规律,借助回归分析对其温度场与气温的关系进行了研究,分别探讨了升温阶段和降温阶段对沥青路面温度场的影响,建立出不同情况下沥青温度的预估模型,通过分析证实此预估模型能保证数据的精确性,具有良好的实用性。

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0引言铺筑沥青路面的主要材料是沥青混合料,该材料具有很强的感温性[1],其性能受温度影响很大,不同温度条件下沥青路面的性能以及疲劳会使寿命会发生不同的变化,表现出不同的损坏形式。对沥青路面温度场进行试验研究,必须设计出与温度相关的研究模型,在实测的前提下,考虑不同的温度变化阶段对沥青混凝土路面温度场数据的影响差异,建立不同温变阶段的温度预估模型[2]。1温度场方案设计与概况本方案选取某市正常运营的一段公路作为试验路段,该路段的交通流动量较低,具有良好的光照条件,通风适宜,较为宽敞,没有高楼与树木障蔽。该路段的结构数据见表1。1.1仪器选择与仪器布置1.1.1仪器选择该实测方案需要利用温度传感器与温度数据采集仪器。本方案采用的温度数据采集仪能够进行用户个性化设定,实现对温度数据的周期持续采集与存储。本方案采用的温度传感器属于NZWD型电阻温度计[3],主要结构为热敏电阻、金属壳以及导线,性能见表2:1.1.2仪器布置温度传感器主要设置在试验路段的2个观测点,每一个观测点设置4个温度传感器,分别位于顶层、中间层、底层以及基层底部,进行全天的数据监测。另外,在距离地面1m处设置有一个温度传感器,专门用来记录大气温度,所有温度传感器自动将数据通过数据采集箱保存到指定文件内,用于数据取样与分析。本方案利用切割机将路面进行位置切割[4],将温度传感器埋设到相应深度位置,这样可以使观测数据与结果的准确性提高。埋设好温度传感器,必须通过仔细校验,再将传感器与温度采集仪器连接起来[5],使温度采集器开始数据采集与运作。1.2观测内容、周期与频率本方案需要观测的内容与数据是沥青路面不同深度与位置的温度、沥青温度场所采集的气温数据,观测周期为1d,观测频率每h一次,将气温以及对应的不同深度道路结构的温度进行数据记录,并进行有效储存。2试验分析方法与结论2.1温度场研究方法路面温度场的研究方法通常有两种,分别是理论法和数理统计法。理论方法主要是利用气象资料、路面参数以及物理热学原理,根据假设与边界条件进行温度研究的方法,计算过程烦琐,得出的解析表达式比较复杂,与实际工程数据具有一定的差距,但是具有广泛的适应性。数理统计法[5]主要是借助路面温度的实测研究,通过回归分析进行温度推算的方法,过程简便,得出的数据精度高,接近实际的路面数据,因此本方案将采用数理统计法进行温度数据的处理和分析。2.2沥青路面温度场分布规律在完成一个测量周期对试验沥青路段的路面进行温表1:沥青路面结构结构层材料类型材料名称厚度/cm面层AC沥青混凝土7.00基层HMAC热拌沥青混凝土18.00土基SS粉质砂土表2:温度传感器的性能数据测量范围/℃测量精度/℃零度电阻/Ω电阻系数/(℃/Ω)绝缘电阻/MΩ-30~70±0.3 46.6 5≥50度测量与记录后,可以清楚地得到沥青路面在不同深度h处的温度变化曲线以及与气温变化曲线之间的关系,并得到以下结论:⑴气温是沥青路面结构温度变化的最主要影响因素,沥青路面温度的变化与气温的变化同步且一致,同步变化周期为24h。⑵现场实测沥青路面结构温度的最低值出现在凌晨5点左右,温度的最低值出现在下午3点左右,随着路面结构深度的增加,温度波动逐渐滞后,温度波幅也逐渐减少,向稳定的趋势发展。结构层深度大于38cm时,结构层厚度处于较小的值,约为0.19e,这时该深度的年温度变化起着重要的作用,季节温差也会受路面深度的影响,随着深度的增加而减小。⑶沥青路面的变温速率会直接影响沥青混合料使用性能[6]的好坏。降温是沥青路面产生裂缝的主要原因,沥青路面温度裂缝的严重程度是

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